乳与乳制品

第二篇乳与乳制品第七章乳粉第一节乳粉的概念和种类第二节全脂乳粉的加工第三节速溶乳粉的加工第四节调制乳粉第一节乳粉的概念和种类一、乳粉的概念二、乳粉的种类三、乳粉的组成一、乳粉的概念乳粉（milkpowder）是呈均匀的粉末状而又非常干燥的乳制品，它以鲜乳为原料，采用冷冻法或加热法除去乳中几乎全部水分加工而成。二、1.全脂乳粉(WholeMilkPowder)新鲜牛乳标准化后，经杀菌、浓缩、干燥等工艺加工而成。全脂奶粉的最长货架寿命约为6个月，脱脂奶粉为3年左右。造成这种货架期悬殊的原因是因为全脂奶粉贮藏期间的脂肪氧化，而脂肪氧化会产生变味，使货架期缩短。2.脱脂乳粉(SkimMilkPowder)用离心的方法将新鲜牛乳中的绝大部分脂肪分离去除后，再经杀菌、浓缩、干燥等工艺加工而成。由于脱去了脂肪，该产品保藏性好，用于制点心、面包、冰淇淋、再制乳等。3.速溶乳粉（InstantMilkPowder)将全脂牛乳、脱脂牛乳经过特殊的工艺操作而制成的乳粉，对温水或冷水具有良好的润湿性、分散性及溶解性。4.配制乳粉（ModifiedMilkPowder）在牛乳中添加某些必要的营养物质后再经杀菌、浓缩、干燥而制成。配制乳粉最初主要是针对婴儿营养需要而研制的，供给母乳不足的婴儿食用。目前，配制乳粉已呈现出系列化的发展趋势，如中小学生乳粉、中老年乳粉、孕妇乳粉、降糖乳粉、营养强化乳粉等。5.加糖乳粉（SweetMilkPowder)新鲜牛乳经标准化后，加入一定量的蔗糖，再经杀菌、浓缩、干燥等工艺加工而成。6.其它乳粉此外还包括乳清粉（WheyPowder），酪乳粉（ButterMilkPowder），乳油粉（CreamPowder），冰淇淋粉（IceCreamMixPowder），麦精乳粉（MaltedMilkPowder）乳粉生产已进入了新的时代，特殊乳粉已成了新的主流。目前已有嗜酸菌乳粉、低钠乳粉、乳糖分解乳粉、高蛋白低脂肪乳粉、低苯丙氨酸乳粉和蛋白分解乳粉等。尤其是特殊调制的婴儿乳粉在某些国家已成为主要乳制品种。三、乳粉的化学组成依原料乳的种类和添加料不同而有差别，现将几种主要乳粉的成份分析平均值列入下表。第二节一、乳粉加工工艺流程二、操作要点1.原料乳验收2.标准化3.均质4.杀菌5.真空浓缩6.干燥7.出粉、冷却、包装?原料乳预处理预热均质杀菌真空浓缩喷雾干燥筛粉冷却检验、包装、成品糖浆化糖一、乳粉加工工艺流程二、操作要点1.原料验收只有优质的原料乳才能生产出优质的乳粉，原料乳必须符合国家标准规定的各项要求，严格地进行感官检验、理化检验和微生物检验。2.标准化（二）蔗糖标准化：国家标准规定全脂甜乳粉的蔗糖含糖量为20％以下。生产厂家一般控制在19.5％~19.9％之间.加糖方法有：①净乳之前加糖；②将杀菌过滤的糖浆加入浓乳中；③包装前加蔗糖细粉于干粉中；④予处理前加一部分，包装前再加一部分。（一）乳脂肪标准化成品中含有25％~30％的脂肪。小知识：加糖量的计算方法根据“比值”不变的原则，即原料乳中蔗糖与干物质之比等于乳粉成品中蔗糖与干物质之比，按下式计算加糖量：Q＝E·F式中：Q—蔗糖加入量（％）；E—原料乳中干物质含量（％）；F—甜乳粉中蔗糖与干物质之比。3.均质生产全脂乳粉、全脂甜乳粉以及脱脂乳粉时，一般不必经过均质操作，但若乳粉的配料中加入了植物油或其他不易混匀的物料时，就需要进行均质操作均质时的压力一般控制在14～21MPa，温度控制在60℃为宜均质后脂肪球变小，从而可以有效地防止脂肪上浮，并易于消化吸收。4.杀菌原料乳的杀菌方法须根据成品的特性进行适当选择。生产全脂乳粉时，杀菌温度和保持时间对乳粉的品质，特别是溶解度和保藏性有很大影响。一般认为，高温杀菌可以防止或推迟乳脂肪的氧化，但高温长时加热会严重影响乳粉的溶解度，最好是采用高温短时杀菌方法。常用杀菌方法如下表杀菌方法杀菌温度/时间杀菌效果所用设备低温长时间消毒法60～65℃/30min70～72℃/15～20s可杀死全部病原菌，杀菌效果一般容器式杀菌缸（冷热缸）高温短式灭菌法80～87℃/15s94℃/5min杀菌效果好板式、列管式杀菌器超高温瞬时灭菌法135℃/1～3s杀菌效果最好板式、列管式杀菌器直接喷射式杀菌器5.真空浓缩牛乳经杀菌后立即泵入真空蒸发器进行减压(真空)浓缩，除去乳中大部分水分(45～55%)，然后进入干燥塔中进行喷雾干燥，以利于提高产品质量和降低成本。（1）真空浓缩的设备按加热部分的结构可分为盘管式、直管式和板式三种；按其二次蒸汽利用与否，可分为单效和多效浓缩设备。1）设备种类a.盘管式真空浓缩罐属于落后设备，耗汽(蒸发1kg水耗汽1.1kg以上)b.直管外加热式单效蒸发1kg水需1.1kg蒸气(同盘管式浓缩罐一样)。双效每蒸发1kg水仅耗0.41kg蒸汽(包括杀菌用汽)2）设备特点（2）影响浓缩的因素B.乳的浓度与粘度A.影响乳热交换的因素①加热器总加热面积②加热蒸汽的温度与物料间的温差③乳的翻动速度加热面积即乳受热面积，加热面积越大，在相同时间内乳所接受的热量也越大，浓缩速度就越快。温差越大，蒸发速度越快；加大浓缩设备的真空度，可以降低乳的沸点；加大蒸汽压力，可以提高蒸汽的温度，但是加大压力容易“焦管”，影响质量。因此，加热蒸汽的压力一般控制在49～196KPa乳翻动速度越大，乳的对流越好，加热器传给乳的热量也越多，乳既受热均匀又不易发生“焦管”现象。另外，由于乳翻动速度大，在加热器表面不易形成液膜，而液膜能阻碍乳的热交换。在浓缩开始时，由于乳浓度低，粘度小，对翻动速度影响不大。随着浓缩的进行，浓度提高，比重增加，乳逐渐变得粘稠，沸腾逐渐减弱，流动性变差。提高温度可以降低粘度，但易发生“焦管”现象。(3)浓缩工艺控制浓缩终点一般要求原料乳浓缩至原体积的1/4，乳干物质达到45％左右。浓缩后的乳温一般约47~50℃，这时的浓乳浓度应为14~16°Be＇，比重为1.089~1.100；若生产大颗粒甜乳粉，浓乳浓度可提高至18~19°Be6.浓缩后的乳打入保温罐内，立即进行的干燥。乳粉常用的干燥方法可以采用滚筒干燥法和喷雾干燥法。由于滚筒干燥生产的乳粉溶解度低，现已很少采用。现在国内外广泛采用喷雾干燥法（SprayDryingMethod），(1)喷雾干燥的原理浓乳在高压或离心力的作用下，经过雾化器（Atomizer）在干燥室内喷出，形成雾状。此刻的浓乳变成了无数微细的乳滴（直径约为10～200μm），大大增加了浓乳表面积。微细乳滴一经与鼓入的热风接触，其水分便在0.01～0.04s的瞬间内蒸发完毕，雾滴被干燥成细小的球形颗粒，单个或数个粘连漂落到干燥室底部，而水蒸汽被热风带走，从干燥室的排风口抽出。整个干燥过程仅需15～30s一般来说，喷雾干燥过程分为两个阶段，即恒速干1）预热阶段预热阶段干燥介质传给微粒的热量与用于微粒表面的水分汽化所需的热量达到平衡时为止干燥速度便迅速地增大至某一个最大值，即进入下一个阶段。2）恒速干燥阶段：当干燥速度达到最大值后，即进入恒速干燥阶段。在此阶段中，水分的蒸发速度由蒸汽穿过周围空气膜的扩散速度所决定，而乳滴温度可以近似地等于周围热空气的湿球平均温度（一般为50～60℃）。这个阶段乳滴内部水分的扩散速度大于或等于乳滴表面的水分蒸发速度。干燥速度主要取决于干燥介质的状态（温度、湿度和气流状况等）。恒速干燥阶段的时间是极为短暂的，一般仅需要几分之一秒或几十分之一秒。当乳滴中水分扩散速度不能使乳滴表面水3）降速干燥阶段当水分蒸发速度大于乳滴内部水分的扩散速度时，则水蒸汽在微粒内部形成，乳中的结合水部分地被除掉。若此时颗粒呈可塑性，就会形成中空的干燥乳粉颗粒，乳粉颗粒的温度将逐步地超出周围热空气的湿球温度，并逐渐地接近于周围热空气的温度，乳粉的水分含量也接近于或等于该热空气温度下的平衡水分，即喷雾干燥的极限水分，这时便完成了干燥过程。此阶段的干燥时间较恒速干燥阶段长，一般为15～30s。(2)喷雾干燥的特点①干燥速度快，物料受热时间短。②干燥温度低，乳粉质量好。③工艺参数可调，容易控制质量。④产品不易污染，卫生质量好。⑤产品呈松散状态，不必再粉碎。⑥操作调节方便，机械化、自动化程度高，有利于连续化和自动化生产。操作人员少，劳动强度低。具有较高的生产效率。喷雾干燥不足之处①干燥箱（塔）体庞大，投资大。②耗能、耗电多。③粉尘粘壁现象严重。（3）喷雾干燥工艺及设备1）喷雾干燥工艺浓缩乳喷雾干燥出粉冷却筛粉晾粉检验包装加热空气过滤气粉分离排风2）喷雾干燥设备类型乳粉喷雾干燥设备类型很多，主要有压力喷雾与离心喷雾两大类。这两类设备按热风与物料的流向，又可以分为顺流、(1)压力式喷雾干燥设备：立式和卧式并流型平底干燥机，多数是人工出粉；立式和卧式并流型尖底干燥机，机械出粉，亦可以人工出粉。(2)离心式喷雾干燥设备：高速旋转的离心盘将浓乳水平喷出，所以，干燥室必须呈圆柱形，有立式并流形平底干燥机，人工出粉；立式并流形尖底干燥机，机械出粉，亦可人工出粉。离心喷雾干燥机有以下特点①调整离心盘的转速，就可以增减浓缩乳的处理量;②所得到的乳粉颗粒比较均匀;③浓度和粘度高的乳，都可以喷雾，所以乳的浓度可以提高到50％以上;④不需要高压泵，容易自动控制。3）干燥设备组成喷雾干燥设备类型虽然很多，但都是由干燥室（DryingChamber）、雾化器（Atomizer）、高压泵（HighPressurePump）、空气过滤器、空气加热器、进、排风机捕粉装置及气流调节装置组成粉。（4）喷雾干燥方法1）压力喷雾干燥法浓乳借助高压泵的压力，高速地通过压力式雾化器的锐角，连续地、均匀地呈扇形雾膜状（中空膜）喷射到干燥室内，并分散成微细雾滴，与同时进入的热风接触，水分被瞬间蒸发，乳滴被干燥成粉末。压力喷雾干燥条件通常控制范围如表2-7-42）离心喷雾干燥法离心喷雾干燥是利用在水平方向作高速旋转的圆盘的离心力作用进行雾化，将浓乳喷成雾状，同时与热分接触而达到干燥的目的。雾化器一般都采用圆盘式、钟式、多盘式或多嘴式等类型。离心喷雾干燥条件通常控制范围如表2-7-5所示：7.出粉、冷却、包装（1）出粉与冷却干燥的乳粉，落入干燥室的底部，粉温可达60℃。尽快出粉（2）1.筛粉：筛底网眼为40～602.贮粉：冷却的乳粉经过一定时间（12～24h）的贮（3）包装第三节速溶乳粉的加工一、速溶乳粉的质量特征二、一般加工原理及工艺要求三、工艺流程及质量控制一、速溶乳粉的质量特征速溶乳粉是一种较新的产品，首先投入大量生产的是脱脂速溶乳粉，最近全脂速溶乳粉投入生产。此外，半脱脂速溶乳粉、速溶稀乳油粉和速溶可可乳粉等种类日趋繁多。其质量特征如下:(1)用水冲调复原时，溶解的很快，而且不会在水面上结成小团；(2)颗粒较大，一般为100-800μm(3)乳糖呈结晶态的α含水乳糖，而不是非结晶无定形的(4)水分含量较高，一般3.5%0-5.0%，不利于保藏二、一般加工原理及工艺要求（一）脱脂速溶乳粉普通的脱脂乳粉一般有下列三个缺点：①有某种程度的焦煮气味;②溶解性差;③保藏中吸湿性大，易结块。•速溶乳粉则完全没有这些缺点。•一般普通脱脂乳粉产生上述三个缺点的原因是由于牛乳中含有少量的乳白蛋白和乳球蛋白，对热很敏感，在杀菌和浓缩过程中，如果温度控制不当就会引起变性，因而影响到乳粉的溶解性。•另一方面，乳白蛋白和乳球蛋白中含有羟基，它是引起乳粉具有焦煮气味的原因。速溶乳粉的特点乳糖的晶型和乳粉的颗粒结构状态与一般普通乳粉不同。乳糖溶液具有两种旋光性的异构体，即α－乳糖和β－乳糖。其中β－乳糖常常多于α－乳糖，在室温下二者之比是1.58∶1，在100℃下二者之比是1.33∶1。当喷雾时由于牛乳瞬间干燥成乳粉，妨碍了乳糖进行结晶而形成一种无定形的玻璃状态的非结晶的α－乳糖与β－乳糖的混合物。速溶乳粉的特点这种玻璃状态的乳糖具有很强的吸湿性。含有这种乳糖的普通脱脂乳粉在35℃、70%的相对湿度下放置4~10h后，吸收水分可达